專題10簡單機械（原卷版）（第2期）一、選擇題1.（2022·湖北十堰）下列工具正常使用時，能省力的是（）。A.瓶蓋起子；B.托盤天平；C.筷子夾食品；D.理發剪刀2.（2022·湖南邵陽）某天，“生物”和“物理”兩位大師在一起進行體育鍛煉。“生物”大師伸出健碩的手臂對“物理”大師說：“看，我能提起很重的物體哦（如圖）！"“物理”大師豎起大拇指說：“真厲害！其實，你的前臂就是物理學中的一根杠桿。”以下對于這根杠軒在提起重物的過程中，分析合理的是（）。A.前臂杠桿的支點O在肘關節處 B.肱二頭肌給橈骨的力F1是阻力C.重物給前臂的力F2是動力 D.前臂是一根省力杠桿3.（2022·湖北黃岡、孝感、咸寧）對下列情境的判斷正確的是（）。A.圖甲：改變提升物體受到的重力，動滑輪的機械效率不變；B.圖乙：人不接觸高壓電線就不會觸電；C.圖丙：拇指所指那端就是通電螺線管的N極；D.圖丁：天宮課堂授課是通過超聲波實現天地之間的互動4.（2022·河南）為了將一物塊送到高處，小杰用木板和滑輪搭建了如圖所示的裝置。用力F拉動繩端，物塊沿斜面勻速向上運動，下列說法正確的是（）。A.該裝置使用滑輪是為了更加省力；B.此過程中物塊的動能轉化為重力勢能；C.物塊所受摩擦力的方向沿斜面向下；D.若繩子突然斷開，物塊將立即下滑5.（2022·四川樂山）爸爸領著小梅玩蹺蹺板。下圖中，最有可能讓蹺蹺板在水平方向上保持平衡的是（）。A. B.C.D.二、填空題6.（2022·河北）在勞動課上，小明利用鉗子反復彎折鐵絲，彎折處鐵絲的溫度升高，這是通過___________的方式改變鐵絲內能的，如圖所示，在剪斷鐵絲的過程中，鉗子是一個___________（選填“省力”或“費力”）杠桿。三、作圖題7.（2022·江蘇蘇州）在圖中畫出杠桿的阻力臂l，并在A點畫出使杠桿靜止在圖示位置的最小力F；8.（2022·山西）如圖甲所示，清明假期，亮亮同學回到老家，看到工程隊正施工埋電線桿，進行電網改造。亮亮發現他們挖坑形很特別，如圖乙所示。工程師告訴亮亮這種坑不僅省力，還能縮短移動的距離。要把圖乙中的電線桿豎立到坑內，請你畫出作用在桿上A點最小力的示意圖。9.（2022·四川成都）如圖是小蘭在練習“斜身引體”項目時的情景。把人體視為杠桿，O為支點，動力等效為F1，請畫出F1的力臂l1。10.（2022·貴州黔東南）如圖所示，用杠桿將物體A提起，請畫出使杠桿平衡最小力F的示意圖和物體A所受重力的示意圖。四、實驗題11.（2022·湖南岳陽）在“探究杠桿的平衡條件”實驗中：（1）杠桿靜止在圖甲所示位置，為了使杠桿在水平位置平衡，應將平衡螺母向_______（選填“左”或“右”）調節；（2）調節平衡后，如圖乙，在A點掛3個鉤碼，則應在B點掛_______個鉤碼，才能使杠桿重新在水平位置平衡（所用鉤碼的規格都相同）；（3）改變鉤碼的位置和個數，使杠桿平衡，收集多組數據，其目的是_____（填序號）A.取平均值，減小誤差B.避免偶然性，尋找普遍規律（4）看圖丙的漫畫，根據杠桿的平衡條件分析，小兔分得的蘿卜質量_______（選填“大于”、“等于”或“小于”）小猴的。12.（2022·湖北隨州）在“探究杠桿的平衡條件”實驗中：（1）實驗前，杠桿靜止在如圖甲所示的位置，此時杠桿處于________（選填“平衡”或“非平衡”）狀態。為使杠桿在水平位置平衡，應將杠桿右端的平衡螺母向________（選填“左”或“右”）調。（2）調節杠桿在水平位置平衡后，某小組的同學得到了如下表所示的實驗數據，由此可總結出杠桿的平衡條件：________（用F1、F2、l1、l2表示）。實驗序號動力F1/N動力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm113031022201403320610（3）在完成實驗后，陶子同學在A處掛了3個鉤碼（每個鉤碼重1N，杠桿上每格的長度為10cm），如圖乙所示，他將彈簧測力計斜向下拉，杠桿水平平衡（OA＝30cm，OB＝40cm），此時拉力與水平方向的夾角為30°，則彈簧測力計的示數為_______N。13.（2022·河南）在探究杠桿平衡條件的實驗中：（1）將裝置放在水平桌面上，靜止時如圖所示。為了使杠桿在水平位置平衡，應將螺母向_________（選填“左”或“右”）調節；（2）實驗中，在杠桿兩側掛上不同數量的鉤碼，第1、2次杠桿平衡時的數據已填入表。圖是第3次杠桿平衡時的情景，此次杠桿右側的阻力和阻力臂的數據①為________，②為___________；實驗次數動力F1/N動力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m12.50.220.25220.151.50.231.50.1①②（3）分析實驗數據，可歸納出杠桿的平衡條件：_____________；（4）某小組對實驗過程交流、討論后，按圖所示又進行了實驗。老師肯定了他們的做法，并指出，用彈簧測力計斜拉可使結論更具普遍性，因為這樣做改變了__________。在測量拉力F的力臂時，小組內有不同的意見，你認為拉力的力臂應為___________（選填“OA”“OB”或“AB”）。14.（2022·湖南長沙）為了探究杠桿的平衡條件，小慶將安裝好的器材放到水平桌面上，調節平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡。（1）某次實驗時，小慶在已調好的杠桿兩側掛上鉤碼后，出現如圖所示的情形。為了使杠桿在水平位置平衡，下列操作正確的是___________；A.將左側鉤碼向左移動B.將右側鉤碼向右移動C.將平衡螺母向左調節（2）正確完成實驗后，獲得的三組數據如下表所示。次數動力動力臂阻力阻力臂11.010.00.520.021.020.02.010.032.015.01.520.0分析數據可得杠桿的平衡條件：___________。15.（2022·四川眉山）在“探究杠桿的平衡條件”實驗中，小葉同學用刻度均勻的輕質杠桿完成以下實驗，已知每個鉤碼重0.5N。（1）杠桿處于如圖甲狀態時，若要使杠桿在水平位置平衡，應將平衡螺母向______（選填“左”或“右”）調節。杠桿是否處于水平位置平衡，是由杠桿與重垂線是否垂直來判斷的，這是利用了重力的方向總是______。（2）小葉同學完成一次操作后，實驗現象如圖乙所示。記錄的數據為：動力F1=2N，動力臂=1cm；阻力F2=1N，阻力臂=2cm。他測出了這組數據后就得出了“動力+動力臂=阻力+阻力臂”的結論，你認為他的結論是______（選填“正確”或“錯誤”）的，理由是______。（3）小葉與同學又將實驗改裝成圖丙，在A處正下方懸掛一不吸水的石塊，B處施加一個與豎直方向夾角為60°的拉力F=4N，杠桿恰好在水平位置平衡，此時杠桿為______（選填“省力”、“費力”或“等臂”）杠桿。若將該石塊浸沒在水中且不觸底，要使杠桿在水平位置再次平衡，應在B處豎直向上施加拉力為______N。（已知ρ石=2.0×103kg/m3，ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）五、計算題16.（2022·湖北黃岡、孝感、咸寧）由我國自主研制、體現中國力量與中國速度的大國重器，世界首臺千噸級運、架一體機“昆侖號”，可為高鐵、道路橋梁的建設高效鋪設箱梁。某次架橋時，要將一段重為1.0×107N的箱梁運到鋪設位置。（1）當箱梁靜止在水平橋面時，箱梁與橋面的接觸面積為200m2，求箱梁對橋面的壓強；（2）工作時，“昆侖號”將箱梁自橋面豎直向上提升0.6m，固定好后，載著箱梁水平向前運動了30m。求此過程中克服箱梁所受重力做的功；（3）如圖所示，“昆侖號”將箱梁運到橋墩A、B之間的正上方時水平靜止。圖中l1表示MN的水平距離，l2表示ON的水平距離，G表示“昆侖號”與箱梁受到的總重力（不包括輪車A受到的重力）、其重心在O點，F表示橋墩B上的支腿對“昆侖號”豎直向上的支持力。請推導支持力F的表達式（用字母表示）。17.（2022·湖北武漢）我國萬米深潛作業次數和下潛人數位居世界首位。圖甲所示為我國“奮斗者"號載人潛水器的海試現場。（1）潛水器的前邊固定著一個采樣籃，里面放著海底沉積物采樣器等工具，采樣器是一個下端開口的圓柱形玻璃管。潛水器兩側各連著一只機械手臂，其中一只機械手臂的簡化示意圖如圖乙所示，它由金屬桿AB、OC和可以伸縮的液壓桿AC組成，C點為機械手臂和潛水器的連接點。當液壓桿伸長或縮短時，會帶動金屬桿AB繞著O點轉動，金屬桿B端就會向上提或向下壓采樣器；①請在圖乙中畫出水平金屬桿的B端豎直向下壓采樣器時，采樣器對金屬桿AB的力的示意圖；②若OA、OC和AC的長分別是18cm、24cm和30cm，OB的長是72cm，這只機械手臂的液壓桿AC對水平金屬桿A端的拉力是200N，玻璃管水平的圓環形管口和海底沉積物的接觸面積是2cm2時，則豎直狀態下的玻璃管的圓環形管口對海底沉積物產生的壓強是多少Pa?（不考慮金屬桿AB和采樣器它們受到的重力和浮力）（2）總質量是36t且處于懸浮狀態的潛水器在海底完成作業后，會拋卸吸附在艙外的壓載鐵再上浮。為了確保艙內作業人員的安全，科學家們在設計“奮斗者”號時，可以讓潛水器在不能拋卸壓載鐵時進行“斷臂求生”，即讓潛水器在深海拋掉兩只機械手臂和采樣籃等物體后再上浮。若某次深海演練拋掉質量是1.8t。體積是0.3m3的兩只機械手臂和采樣籃等物體，則此時潛水器受到的浮力是多少N?浮力比重力大多少N?18.（2022·廣東廣州）如圖1，工人將重500N的貨物推入靜止的貨柜中（忽略空氣阻力，g取10Nkg）。（1）在斜面上貨物受到沿斜面向上250N的推力F。從P點勻速運動到Q點用時4s。求此過程①F的功率；（）②斜面的機械效率。（）（2）在貨柜的同一水平底面上，貨物受到水平向右100N的推力F，從A點勻速運動到B點用時1s，在B點撤去F，貨物持續運動0.5s停在D點；①用“●”表示貨物，在方框中畫出貨物在O點的受力示意圖；（）②貨物到A點時為計時起點，在圖2中面出0~1.2s貨物所受摩擦力的大小隨時間變化的圖象；（）（3）圖3中的尾板等效成圖4中以O為支點的杠桿，處于水平靜止，尾板自重為G、受到繩的拉力為F（忽略繩重）：①在圖4中畫出F的力臂l；（）②繩長一定，繩按圖5方式懸掛，尾板仍處于水平靜止，則此時尾板受到繩的拉力F4___________F3（選填“>”、“=”、“＜”）。19.（2022·湖南郴州）如圖所示，用細線將一質量可忽略不計的杠桿懸掛起來，把質量為0.3kg的物體A用細線懸掛在杠桿的C處；質量為0.5kg的物體B（B不溶于水）用細線懸掛在杠桿的D處。當物體B浸沒于水中靜止時，杠桿恰好在水平位置平衡。此時C、D到O點的距離分別為20cm、30cm。（g取10N/kg）求：（1）物體A的重力；（2）細線對物體B的拉力；（3）物體B的體積。20.（2022·四川達州）某興趣小組設計了一個水塔水位監測裝置，圖甲是該裝置的部分簡化模型，輕質硬桿AB能繞O點無摩擦轉動，AO∶OB=2∶3，物體N是一個不吸水的柱體，打開閥門，假定水的流量相同，物體M對壓力傳感器的壓強p與水流時間t的關系如圖乙所示，t2時刻裝置自動報警，t3時刻塔內水流完，杠桿始終在水平位置平衡。已知正方體M的密度為6×103kg/m3，棱長為0.1m，懸掛物體M、N的輕質細繩不可伸長，g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3，單位時間內水通過閥門處管道橫截面的體積為水的流量，求：（1）物體M的重力大小；（2）t1時刻杠桿A端所受拉力大小；（3）物體N的密度。專題10簡單機械（解析版）（第2期）一、選擇題1.（2022·湖北十堰）下列工具正常使用時，能省力的是（）。A.瓶蓋起子；B.托盤天平；C.筷子夾食品；D.理發剪刀【答案】A。【解析】A．瓶蓋起子在使用時，動力臂大于阻力臂，屬于省力杠桿，故A符合題意；B．托盤天平是一個等臂杠桿，既不省力也不費力，故B不符合題意；C．筷子在使用時，動力臂小于阻力臂，屬于費力杠桿，故C不符合題意；D．理發剪刀在使用時，動力臂小于阻力臂，屬于費力杠桿，故D不符合題意。故選A。2.（2022·湖南邵陽）某天，“生物”和“物理”兩位大師在一起進行體育鍛煉。“生物”大師伸出健碩的手臂對“物理”大師說：“看，我能提起很重的物體哦（如圖）！"“物理”大師豎起大拇指說：“真厲害！其實，你的前臂就是物理學中的一根杠桿。”以下對于這根杠軒在提起重物的過程中，分析合理的是（）。A.前臂杠桿的支點O在肘關節處 B.肱二頭肌給橈骨的力F1是阻力C.重物給前臂的力F2是動力 D.前臂是一根省力杠桿【答案】A。【解析】A．前臂將物體拿起時，肘關節處保持不動，肘關節處為前臂杠桿的支點O，故A符合題意；B．肱二頭肌給橈骨的力F1是將物體拿起的動力，故B不符合題意；C．重物給前臂的力F2是阻礙前臂上升的阻力，故C不符合題意；D．如圖所示，動力F1是力臂是肘關節到肱二頭肌拉力作用線的距離，距離較小，阻力F2的力臂是肘關節到重物對手壓力作用線的距離，距離較大，根據杠桿平衡條件，，則是費力杠桿，故D不符合題意。故選A。3.（2022·湖北黃岡、孝感、咸寧）對下列情境的判斷正確的是（）。A.圖甲：改變提升物體受到的重力，動滑輪的機械效率不變；B.圖乙：人不接觸高壓電線就不會觸電；C.圖丙：拇指所指那端就是通電螺線管的N極；D.圖丁：天宮課堂授課是通過超聲波實現天地之間的互動【答案】C。【解析】A．如圖甲所示，動滑輪的機械效率為改變提升物體受到的重力，動滑輪的機械效率也改變，故A錯誤；B．高壓觸電分高壓電弧觸電和跨步電壓觸電，人不接觸高壓電線也會觸電，故B錯誤；C．如圖丙所示，根據安培定則，四指指電流方向，拇指所指的那端就是通電螺線管的N極，故C正確；D．如圖丁所示，聲音無法在真空中傳播，天宮課堂授課是通過電磁波實現天地之間的互動，故D錯誤。故選C。4.（2022·河南）為了將一物塊送到高處，小杰用木板和滑輪搭建了如圖所示的裝置。用力F拉動繩端，物塊沿斜面勻速向上運動，下列說法正確的是（）。A.該裝置使用滑輪是為了更加省力；B.此過程中物塊的動能轉化為重力勢能；C.物塊所受摩擦力的方向沿斜面向下；D.若繩子突然斷開，物塊將立即下滑【答案】C。【解析】A．該裝置使用的是定滑輪，只能改變力的方向，不能省力，故A錯誤；B．物塊沿斜面勻速向上運動，動能不變，物體的重力勢能是拉力F做功增加的，故B錯誤；C．物塊相對斜面斜向上運動，受到的滑動摩擦力與其相對運動方向相反，所以摩擦力沿斜面向下，故C正確；D．若繩子突然斷開，物塊由于慣性會先繼續向上運動，故D錯誤。故選C。5.（2022·四川樂山）爸爸領著小梅玩蹺蹺板。下圖中，最有可能讓蹺蹺板在水平方向上保持平衡的是（）。A. B. C. D.【答案】B。【解析】爸爸的重力大于小梅的重力，那么爸爸對蹺蹺板的作用力大于小梅對蹺蹺板的作用力，據杠桿的平衡條件知，爸爸離蹺蹺板中心的距離應小于小梅離蹺蹺板中心的距離，故ACD不符合題意，B符合題意。故選B。二、填空題6.（2022·河北）在勞動課上，小明利用鉗子反復彎折鐵絲，彎折處鐵絲的溫度升高，這是通過___________的方式改變鐵絲內能的，如圖所示，在剪斷鐵絲的過程中，鉗子是一個___________（選填“省力”或“費力”）杠桿。【答案】①做功；②省力。【解析】[1]彎折鐵絲時，人對鐵絲做功，機械能轉化為內能，物體內能增大，溫度升高，分子熱運動更加劇烈，這是通過做功的方式改變鐵絲的內能。[2]在剪斷鐵絲的過程中，鉗子的動力臂大于阻力臂，根據杠桿平衡條件，動力小于阻力，所以鉗子是一個省力杠桿。三、作圖題7.（2022·江蘇蘇州）在圖中畫出杠桿的阻力臂l，并在A點畫出使杠桿靜止在圖示位置的最小力F；【解析】由圖可知，O為支點，重物向下拉杠桿的力為阻力，則過支點做阻力作用線的垂線段即為阻力臂l；；由杠桿平衡條件可知，在阻力、阻力臂一定時，動力臂越大，動力越小。最小力F作用在A點，當OA為F的力臂時，力臂最長，此時力F最小，且F的方向垂直杠桿向上，從A點垂直OA向上畫出F的示意圖，如圖所示：8.（2022·山西）如圖甲所示，清明假期，亮亮同學回到老家，看到工程隊正施工埋電線桿，進行電網改造。亮亮發現他們挖坑形很特別，如圖乙所示。工程師告訴亮亮這種坑不僅省力，還能縮短移動的距離。要把圖乙中的電線桿豎立到坑內，請你畫出作用在桿上A點最小力的示意圖。【解析】由圖可知，O為支點，要使作用在A的力最小，需力臂最大，當OA作為力臂時，拉力的力臂最大，力最小，作圖如下：9.（2022·四川成都）如圖是小蘭在練習“斜身引體”項目時的情景。把人體視為杠桿，O為支點，動力等效為F1，請畫出F1的力臂l1。【解析】畫動力F1的力臂，應過支點O作動力F1作用線的垂線段，由于垂線不能與動力F1作用線的實線部分相交，所以要將動力F1作用線用虛線反向延長，注意支點O的垂線也要用虛線，并且需要標出垂直符號，然后用大括號將所畫的垂線段括起來，要求大括號兩端分別對齊支點O和垂足，然后在大括號外標注出力臂符號l1，如圖所示10.（2022·貴州黔東南）如圖所示，用杠桿將物體A提起，請畫出使杠桿平衡最小力F的示意圖和物體A所受重力的示意圖。【解析】重力的方向是豎直向下的，從物體的重心畫一條帶箭頭的豎直向下的有向線段，用G表示，即為物體所受重力的示意圖；由杠桿平衡條件F1L1=F2L2可知，在阻力跟阻力臂的乘積一定時，動力臂越長，動力越小；圖中支點在O點，動力作用在B點，則OB為最長的動力臂，因此連接OB，過B點作垂直于OB向上的力，即為最小動力F的示意圖，如圖所示：四、實驗題11.（2022·湖南岳陽）在“探究杠桿的平衡條件”實驗中：（1）杠桿靜止在圖甲所示位置，為了使杠桿在水平位置平衡，應將平衡螺母向_______（選填“左”或“右”）調節；（2）調節平衡后，如圖乙，在A點掛3個鉤碼，則應在B點掛_______個鉤碼，才能使杠桿重新在水平位置平衡（所用鉤碼的規格都相同）；（3）改變鉤碼的位置和個數，使杠桿平衡，收集多組數據，其目的是_____（填序號）A.取平均值，減小誤差B.避免偶然性，尋找普遍規律（4）看圖丙的漫畫，根據杠桿的平衡條件分析，小兔分得的蘿卜質量_______（選填“大于”、“等于”或“小于”）小猴的。【答案】①左；②3；③B；④小于。【解析】（1）[1]由甲圖可知，杠桿右端沉，所以需將平衡螺母向左調，直至杠桿在水平位置平衡。（2）[2]設杠桿上一個格的長度為l，一個鉤碼的重力為G，則鉤碼對杠桿的拉力等于鉤碼的重力，A點距支點為2l，掛3個鉤碼，重力為3G，根據杠桿平衡條件可得3G×2l=F2×3l解得F2=2G，即在B點需掛2個鉤碼，杠桿才能重新在水平位置平衡。（3）[3]改變鉤碼的位置和個數，使杠桿平衡，多次實驗，目的是避免一次數據可能出現的偶然性，尋找杠桿平衡的普遍規律，故A不符合題意，B符合題意。故選B。（4）[4]蘿卜處于平衡狀態，由圖知道，左側部分重心離支點近，力臂小，右側部分重心離支點遠，力臂大，根據杠桿平衡條件知道，左側蘿卜重力大，右側重力小，根據G=mg可知，小兔分得的蘿卜質量小于小猴的。12.（2022·湖北隨州）在“探究杠桿的平衡條件”實驗中：（1）實驗前，杠桿靜止在如圖甲所示的位置，此時杠桿處于________（選填“平衡”或“非平衡”）狀態。為使杠桿在水平位置平衡，應將杠桿右端的平衡螺母向________（選填“左”或“右”）調。（2）調節杠桿在水平位置平衡后，某小組的同學得到了如下表所示的實驗數據，由此可總結出杠桿的平衡條件：________（用F1、F2、l1、l2表示）。實驗序號動力F1/N動力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm113031022201403320610（3）在完成實驗后，陶子同學在A處掛了3個鉤碼（每個鉤碼重1N，杠桿上每格的長度為10cm），如圖乙所示，他將彈簧測力計斜向下拉，杠桿水平平衡（OA＝30cm，OB＝40cm），此時拉力與水平方向的夾角為30°，則彈簧測力計的示數為_______N。【答案】①平衡；②左；③F1l1=F2l2；④4.5。【解析】（1）[1][2]因為杠桿靜止，所以判斷杠桿處于平衡狀態，由于杠桿左端高、右端低，為使杠桿在水平位置平衡，平衡螺母向上翹的左端移動。（2）[3]通過觀察實驗表格的各組數據，可以發現動力與動力臂的乘積等于阻力與租力臂的乘積，由此得出杠桿平衡的條件為動力乘動力臂等于阻力乘阻力臂，即F1l1=F2l2（3）[4]由圖可知，以O為支點，杠桿的左邊，力為3N，力臂為30cm，即F1l1=3N×30cm杠桿的右邊，力為F2，即彈簧測力計的示數，力臂為OB的二分之一，即20cm，由杠桿平衡條件可得3N×30cm=F2×20cm解得F2=4.5N。13.（2022·河南）在探究杠桿平衡條件的實驗中：（1）將裝置放在水平桌面上，靜止時如圖所示。為了使杠桿在水平位置平衡，應將螺母向_________（選填“左”或“右”）調節；（2）實驗中，在杠桿兩側掛上不同數量的鉤碼，第1、2次杠桿平衡時的數據已填入表。圖是第3次杠桿平衡時的情景，此次杠桿右側的阻力和阻力臂的數據①為________，②為___________；實驗次數動力F1/N動力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m12.50.220.25220.151.50.231.50.1①②（3）分析實驗數據，可歸納出杠桿的平衡條件：_____________；（4）某小組對實驗過程交流、討論后，按圖所示又進行了實驗。老師肯定了他們的做法，并指出，用彈簧測力計斜拉可使結論更具普遍性，因為這樣做改變了__________。在測量拉力F的力臂時，小組內有不同的意見，你認為拉力的力臂應為___________（選填“OA”“OB”或“AB”）。【答案】①右；②1；③0.15；④動力×動力臂=阻力×阻力臂；⑤拉力的方向；⑥OB。【解析】（1）[1]由圖知道，杠桿的右端上翹，為了調節杠桿在水平位置平衡，平衡螺母向上翹的一端移動，即應將平衡螺母向右端移動。（2）[2][3]第1、2和3次實驗的數據知道，每次動力減小0.5N，由第1、2次的數據知道，每次阻力也是減小0.5N，所以，第3次的阻力應是1N；分析第1、2次的數據知道，動力與動力臂的乘積等于阻力與阻力臂的乘積，由此可知第3次的阻力臂應是0.15m。（3）[4]由實驗表格中數據知道，三次實驗數據都滿足動力與動力臂的乘積等于阻力與阻力臂的乘積，即杠桿的平衡條件是動力×動力臂=阻力×阻力臂（4）[5]由圖知道，用彈簧測力計斜拉改變了拉力的方向，同時改變了力臂的方向，由此得出的平衡條件更具普遍性。[6]因為力臂是從支點到力的作用線的距離，由圖知道，OB應為拉力的力臂。14.（2022·湖南長沙）為了探究杠桿的平衡條件，小慶將安裝好的器材放到水平桌面上，調節平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡。（1）某次實驗時，小慶在已調好的杠桿兩側掛上鉤碼后，出現如圖所示的情形。為了使杠桿在水平位置平衡，下列操作正確的是___________；A.將左側鉤碼向左移動B.將右側鉤碼向右移動C.將平衡螺母向左調節（2）正確完成實驗后，獲得的三組數據如下表所示。次數動力動力臂阻力阻力臂11.010.00.520.021.020.02.010.032.015.01.520.0分析數據可得杠桿的平衡條件：___________。【答案】①A；②動力×動力臂=阻力×阻力臂。【解析】（1）[1]將安裝好的器材放到水平桌面上，調節平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡。某次實驗時，小慶在已調好的杠桿兩側掛上鉤碼后，出現如圖所示的情形，即右端下沉，說明右側力與力臂之積較大，此時不能再調節平衡螺母，為了使杠桿在水平位置平衡，應將左側鉤碼向左移動（增大左側力臂的大小），故A正確，BC錯誤。故選A。（2）[2]根據表中數據有1.0N×10.0cm=0.5N×20.0cm1.0N×20.0cm=2.0N×10.0cm2.0N×15.0cm=1.5N×20.0cm故得出杠桿的平衡條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂。15.（2022·四川眉山）在“探究杠桿的平衡條件”實驗中，小葉同學用刻度均勻的輕質杠桿完成以下實驗，已知每個鉤碼重0.5N。（1）杠桿處于如圖甲狀態時，若要使杠桿在水平位置平衡，應將平衡螺母向______（選填“左”或“右”）調節。杠桿是否處于水平位置平衡，是由杠桿與重垂線是否垂直來判斷的，這是利用了重力的方向總是______。（2）小葉同學完成一次操作后，實驗現象如圖乙所示。記錄的數據為：動力F1=2N，動力臂=1cm；阻力F2=1N，阻力臂=2cm。他測出了這組數據后就得出了“動力+動力臂=阻力+阻力臂”的結論，你認為他的結論是______（選填“正確”或“錯誤”）的，理由是______。（3）小葉與同學又將實驗改裝成圖丙，在A處正下方懸掛一不吸水的石塊，B處施加一個與豎直方向夾角為60°的拉力F=4N，杠桿恰好在水平位置平衡，此時杠桿為______（選填“省力”、“費力”或“等臂”）杠桿。若將該石塊浸沒在水中且不觸底，要使杠桿在水平位置再次平衡，應在B處豎直向上施加拉力為______N。（已知ρ石=2.0×103kg/m3，ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）【答案】①右；②豎直向下；③錯誤；④不同物理量相加減沒有物理意義；⑤等臂；⑥1。【解析】（1）[1]如圖甲所示，杠桿處于向左傾斜，故平衡螺母要向右調節。[2]由于重力方向總是豎直向下，和水平線相互垂直，所以可以根據杠桿與重垂線是否垂直來判斷杠桿是否處于水平位置平衡。（2）[3][4]小葉得出了“動力+動力臂=阻力+阻力臂”的結論，這個結論是錯誤的，因為不同的物理量不能相加減。（3）[5]杠桿的支點在O點，阻力為石塊重力，阻力臂為OA，由第（2）可知每格是0.5cm，故OA=1cm；動力為F，動力臂為

動力臂和阻力臂相等，所以為等臂杠桿。[6]杠桿的平衡原理可知F×1cm=G×1cmG=F=4N石頭的體積當石塊完全浸沒水中，排開水的體積V排=V=2×10-4m3石塊受到浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-4m3=2N對石頭進行受力分析：重力，繩子拉力和浮力。繩子拉力F拉=G-F浮=4N-2N=2N由杠桿的平衡條件可知F拉×1cm=F′×2cm；F′=1N。五、計算題16.（2022·湖北黃岡、孝感、咸寧）由我國自主研制、體現中國力量與中國速度的大國重器，世界首臺千噸級運、架一體機“昆侖號”，可為高鐵、道路橋梁的建設高效鋪設箱梁。某次架橋時，要將一段重為1.0×107N的箱梁運到鋪設位置。（1）當箱梁靜止在水平橋面時，箱梁與橋面的接觸面積為200m2，求箱梁對橋面的壓強；（2）工作時，“昆侖號”將箱梁自橋面豎直向上提升0.6m，固定好后，載著箱梁水平向前運動了30m。求此過程中克服箱梁所受重力做的功；（3）如圖所示，“昆侖號”將箱梁運到橋墩A、B之間的正上方時水平靜止。圖中l1表示MN的水平距離，l2表示ON的水平距離，G表示“昆侖號”與箱梁受到的總重力（不包括輪車A受到的重力）、其重心在O點，F表示橋墩B上的支腿對“昆侖號”豎直向上的支持力。請推導支持力F的表達式（用字母表示）。【答案】（1）5×104pa；（2）6×106J；（3）。【解析】（1）根據公式可得。箱梁對地面的壓強為（2）根據重力做功的公式W=Gh可得，克服重力做的功為W=Gh=1.0×107N×10N/kg=6×106J（3）根據杠桿平衡原理可知Fl1＝G（l1－l2），。答：（1）箱梁對橋面的壓強為5×104pa；（2）此過程中克服箱梁所受重力做的功為6×106J；（3）支持力F的表達式。17.（2022·湖北武漢）我國萬米深潛作業次數和下潛人數位居世界首位。圖甲所示為我國“奮斗者"號載人潛水器的海試現場。（1）潛水器的前邊固定著一個采樣籃，里面放著海底沉積物采樣器等工具，采樣器是一個下端開口的圓柱形玻璃管。潛水器兩側各連著一只機械手臂，其中一只機械手臂的簡化示意圖如圖乙所示，它由金屬桿AB、OC和可以伸縮的液壓桿AC組成，C點為機械手臂和潛水器的連接點。當液壓桿伸長或縮短時，會帶動金屬桿AB繞著O點轉動，金屬桿B端就會向上提或向下壓采樣器；①請在圖乙中畫出水平金屬桿的B端豎直向下壓采樣器時，采樣器對金屬桿AB的力的示意圖；②若OA、OC和AC的長分別是18cm、24cm和30cm，OB的長是72cm，這只機械手臂的液壓桿AC對水平金屬桿A端的拉力是200N，玻璃管水平的圓環形管口和海底沉積物的接觸面積是2cm2時，則豎直狀態下的玻璃管的圓環形管口對海底沉積物產生的壓強是多少Pa?（不考慮金屬桿AB和采樣器它們受到的重力和浮力）（2）總質量是36t且處于懸浮狀態的潛水器在海底完成作業后，會拋卸吸附在艙外的壓載鐵再上浮。為了確保艙內作業人員的安全，科學家們在設計“奮斗者”號時，可以讓潛水器在不能拋卸壓載鐵時進行“斷臂求生”，即讓潛水器在深海拋掉兩只機械手臂和采樣籃等物體后再上浮。若某次深海演練拋掉質量是1.8t。體積是0.3m3的兩只機械手臂和采樣籃等物體，則此時潛水器受到的浮力是多少N?浮力比重力大多少N?【答案】（1）①如圖；②2×105Pa；（2）3.57×105N，1.5×104N。【解析】（1）①水平金屬桿的B端豎直向下壓采樣器時，根據力的作用是相互的，采樣器對杠桿有一個豎直向上的力，其大小為F，故如圖所示：（2）②根據勾股定理可知該三角形是直角三角形，AC為斜邊，根據三角形的面積公式可知，液壓桿AC對水平金屬桿A端拉力的力臂金屬桿B端對采樣器的壓力圓環形管口對海底沉積物產生的壓強（3）潛水器處于懸浮狀態，總浮力為潛水器拋掉機械手臂等物體后，減小的浮力減小的重力潛水器剩下的重力拋掉機械手臂等物體后潛水器受到的浮力拋掉機械手臂等物體后浮力比重力大答：（1）①見解析，②豎直狀態下的玻璃管的圓環形管口對海底沉積物產生的壓強是；（2）潛水器受到的浮力是，浮力比重力大。18.（2022·廣東廣州）如圖1，工人將重500N的貨物推入靜止的貨柜中（忽略空氣阻力，g取10Nkg）。（1）在斜面上貨物受到沿斜面向上250N的推力F。從P點勻速運動到Q點用時4s。求此過程①F的功率；（）②斜面的機械效率。（）（2）在貨柜的同一水平底面上，貨物受到水平向右100N的推力F，從A點勻速運動到B點用時1s，在B點撤去F，貨物持續運動0.5s停在D點；①用“●”表示貨物，在方框中畫出貨物在O點的受力示意圖；（）②貨物到A點時為計時起點，在圖2中面出0~1.2s貨物所受摩擦力的大小隨時間變化的圖象；（）（3）圖3中的尾板等效成圖4中以O為支點的杠桿，處于水平靜止，尾板自重為G、受到繩的拉力為F（忽略繩重）：①在圖4中畫出F的力臂l；（）②繩長一定，繩按圖5方式懸掛，尾板仍處于水平靜止，則此時尾板受到繩的拉力F4___________F3（選填“>”、“=”、“＜”）。【答案】①125W；②50%；③見解析；④見解析；⑤見解析；⑥>。【解析】（1）[1]貨物沿斜面運動速度則F的功率P1=F1v1=250N×0.5m/s=125W[2]克服重物的重力做的有用功W有=Gh=500N×0.5m=250J推力做的總功W總=F1s1=250N×2m=500J斜面的機械效率（2）[3]在B點撤去F，貨物持續運動0.5s停在D點，此過程中貨物受到豎直向下的500N的重力；豎直向上500N的支持力；水平方向上受到向左的摩擦力。由于貨物在100N的水平向右的推力作用下勻速運動，則貨物與貨柜之間的摩擦力為100N，滑行時壓力和接觸面的粗糙程度不變，則所受摩擦力的大小不變，即向右滑行時受到水平向左100N的摩擦力。如圖所示：[4]從A點勻速運動到B點用時1s，則0~1s貨物所受摩擦力和推力是一對平衡力，大小為f=F=100N在B點撒去F，貨物持續運動0.5s停在D點，則貨物在0.2s內處于滑行階段，受到的摩擦力為滑動摩擦力，由于壓力和接觸面的粗糙程度不變，則所受摩擦力的大小不變，即0~1.2s貨物所受摩擦力一直為100N，則繪制f-t圖像如下：（3）[5]過支點O作力F3的垂線段即為繩子的拉力F的力臂l，如圖所示：[6]繩按圖5方式懸掛，尾板仍處于水平靜止，此時F4力臂比F3的力臂要短，而阻力和阻力臂的大小不變，根據杠桿平衡條件F1l1=F2l2可知，F4大于F3。19.（2022·湖南郴州）如圖所示，用細線將一質量可忽略不計的杠桿懸掛起來，把質量為0.3kg的物體A用細線懸掛在杠桿的C處；質量為0.5kg的物體B（B不溶于水）用細線懸掛在杠桿的D處。當物體B浸沒于水中靜止時，杠桿恰好在水平位置平衡。此時C、D到O點的距離分別為20cm、3